Methodik zur Bestimmung von Stromverlusten in Leitungen, Transformatoren und Elektromotoren

Ermittlung der Leistungsverluste in der Leitung

Es wird empfohlen, die Leistungsverluste ΔE (kW · h) in der Leitung und im Transformator für den Abrechnungszeitraum (Monat, Quartal, Jahr) unter Produktionsbedingungen anhand der Ergebnisse experimenteller Messungen aus dem Ausdruck zu ermitteln

wobei Eh.s – Stromverluste für einen typischen Tag des Abrechnungszeitraums, kW • h; n ist die Anzahl der Arbeitstage im Abrechnungszeitraum.

Die Leistungsverluste am Wochenende werden separat berechnet.

Die typischen Tage des Abrechnungszeitraums sind wie folgt:

• anhand der Einträge im Logbuch den Energieverbrauch für den Abrechnungszeitraum ermitteln;

• anhand des ermittelten Verbrauchs für den Berichtszeitraum wird der durchschnittliche tägliche Stromverbrauch ermittelt;

• Laut Logbuch wird ein Tag gefunden, der den gleichen (oder annähernd) Energieverbrauch aufweist wie der oben ermittelte Tagesmittelwert.

Die so gefundenen Tage und ihr tatsächlicher Belastungsverlauf werden als typisch angenommen.

Mit der Formel können die Stromverluste in der Abrechnungsperiodenzeile anhand des Lastplans für einen typischen Tag berechnet werden

wobei Kf der Formfaktor des Lastdiagramms ist; Ic ist der Durchschnittswert des Netzstroms für einen typischen Tag, A; Re – äquivalenter aktiver Widerstand der Leitung, Ohm; Tr ist die Anzahl der Arbeitsstunden für den Abrechnungszeitraum.

Für elektrische Lasten der meisten Industrieanlagen liegt Kf normalerweise im Bereich von 1,01–1,1. Für ein Unternehmen, dessen Produktionsprogramm und technologischer Prozess ziemlich konstant sind, schwankt Kf innerhalb sehr unbedeutender Grenzen. Um Verluste zu berechnen, muss dieser Koeffizient daher 3-5 Mal bestimmt werden und durch Mittelung seines Werts über diese Messwerte eine Konstante innerhalb des Berichtszeitraums angenommen werden.

Unter Betriebsbedingungen kann der Kf der Leitung anhand der Messwerte des Wirkenergiezählers mit der Formel mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden

wobei n = t / Δt die Anzahl der Zählerstände ist; t – Zeitpunkt der Bestimmung von Kf, h; Δt – Zeit einer Markierung, h; Eai-aktiver Stromverbrauch für die i-te Markierung der Zählerstände, kW • h; Ea ist der vom Zähler ermittelte Wirkstromverbrauch für die Zeit t, kW • h.

Durchschnittlicher Leitungsstrom

wobei Ea (Er) der Verbrauch an aktiver (reaktiver) Energie für einen typischen Tag ist, kW·h (kvar·h); U – Netzspannung, kV; Tr ist die Anzahl der Arbeitsstunden an einem typischen Tag; cosφav – der gewichtete Durchschnittswert des Leistungsfaktors für die Zeit Tr.

Äquivalenter Widerstand im Betrieb

wobei ΔEa.s – Wirkenergieverluste des verzweigten Netzes während der Zeit T, kW • h; I ist der Strom des Hauptteils des Netzwerks, A.

Manchmal (bei komplexen Schaltkreisen) ist es sehr schwierig, den Ersatzwiderstand anhand der Messwerte des Instruments zu bestimmen. In diesem Fall können sie rechnerisch ermittelt werden.

Für eine gerade Linie mit konzentrierter Endlast

wobei r0 der aktive Widerstand in 1 m Entfernung von der Leitung ist; l – Linienlänge, m.

Für die verzweigte Linie in Abb. 1,

wo Rp.l. — aktiver Widerstand der Versorgungsleitung; Ri ist der aktive Widerstand des i-ro-Leitungsabschnitts vom Ende der Versorgungsleitung bis zur Last; K3i = Pi / P1 – Belastungsfaktor des i-ten im Vergleich zum am stärksten belasteten Abschnitt, zuerst genommen.

Die obige Formel wird unter der Annahme abgeleitet, dass die Leistungsfaktoren der Abschnitte ungefähr gleich sind.

Reis. 1. Stromkreis für die Last abseits der TP-Werkstattschienen

Bestimmung von Leistungsverlusten in Transformatoren

Wirkstromverluste in Transformatoren für den Berichtszeitraum

wobei ΔPXX. — Leistungsverluste im Leerlauf, kW; ΔРКЗ – Kurzschlussleistungsverlust, kW; T0, Tr – die Anzahl der Stunden, in denen der Transformator an das Netz angeschlossen war, und die Anzahl der Betriebsstunden des Transformators unter Last für den Berichtszeitraum; Kz = ICp / Inom. t ist der aktuelle Belastungsfaktor des Transformators; ICp – durchschnittlicher Strom des Transformators für den Berichtszeitraum, A; Inom t ist der Nennstrom des Transformators, A.

Weitere Einzelheiten finden Sie hier: So bestimmen Sie den Stromverlust in einem Leistungstransformator

Bestimmung von Leistungsverlusten in Elektromotoren

Bei großen Einheiten (Mühlen zum Mahlen von Spänen und Fasern, Späne, Kompressoren, Pumpen usw.) müssen die Stromverluste in den Motoren und in den von ihnen angetriebenen Mechanismen im elektrischen Gleichgewicht der Einheit berücksichtigt werden.

Beim stationären Betrieb von Elektromotoren werden die Verluste in ihnen als Summe der Verluste im Metall der Wicklungen, Stahl und Mechanik bestimmt. Verluste im Metall der Wicklungen werden durch die obigen Formeln bestimmt, in denen anstelle von Ra Folgendes eingesetzt wird: für Gleichstrommotoren – Ankerwiderstand r0, Ohm; für Synchronmotoren – Statorwiderstand r1, Ohm; für Asynchronmotoren – der Statorwiderstand und der Rotorwiderstand r1 + r2 reduziert auf den Stator, Ohm.

Die Stahlverluste ΔEa.s (kW·h) werden mit den für Großmotoren verfügbaren Messgeräten (Wirkenergiezähler, Amperemeter) ermittelt. Für Asynchronmotoren mit gewickeltem Rotor

wobei P0 die vom Messgerät oder Wattmeter ermittelte Leistung des offenen Rotors ist, kW; I1.o – Statorstrom mit offenem Rotor, bestimmt durch das Motoramperemeter, A.

Bei allen Motoren, mit Ausnahme von Asynchronmotoren mit Phasenrotor, sollten Stahlverluste aufgrund der Komplexität einer solchen Auswahl nicht als unabhängiges Element in der elektrischen Bilanz abgetrennt werden. Da die Verluste im Stahl des Motors wenig von seiner Belastung sowie von den mechanischen Verlusten abhängen, empfiehlt es sich, diese nur allgemein bei letzteren zu ermitteln.

Mechanische Verluste ΔEmech (kW·h) im Gerät und elektrische Verluste im Stahl des reduzierten Motors

Für Gleichstrommaschinen

wobei Px.x die Leerlaufleistung des an den Mechanismus angeschlossenen Motors ist, bestimmt durch den Zähler oder das Wattmeter, kW; Ixx-Motorleerlaufstrom, bestimmt durch das Motoramperemeter, A.

Da bei Induktionsmotoren mit gewickeltem Rotor die Stahlverluste durch die zuvor angegebene Formel bestimmt werden, können die mechanischen Verluste mithilfe der vorletzten Formel unterschieden werden.

Bei Gleichstrommaschinen machen die Stahlverluste im Vergleich zu den mechanischen Verlusten einen kleinen Bruchteil aus. Da auf der Motorwelle zusätzlich zu den eigenen Verlusten auch mechanische Verluste des Antriebsmechanismus auftreten, kann man die Verluste im Stahl ohne großen Fehler ignorieren und davon ausgehen, dass die letzte Formel die mechanischen Verluste des Motors und des Motors bestimmt Mechanismus.